Transporte Quântico de Calor em Cadeias Atômicas

Resumo

A nanociência representa um avanço importante no conhecimento humano. Com o desenvolvimento das técnicas e tecnologias experimentais necessárias, se tornou possível investigar átomos, sólidos e moléculas individuais, o que abriu espaço para a concepção de novas estruturas e materiais a partir destes constituintes mais fundamentais, permitindo se fabricar e estudar sistemas com propriedades térmicas, elétricas, magnéticas, mecânicas e óticas que não seriam observadas de outro modo, devido a forte influência de fenômenos quânticos. Dentro desse paradigma, se desenvolveu a área de transporte quântico em nanoestruturas, que adapta métodos empregados para sistemas macroscópicos com intuito de aplicá-los em sistemas mesoscópicos. Deste modo, torna-se possível investigar o transporte fônonico, eletrônico e spintrônico em sistemas nanoestruturados fora de equilíbrio, os quais apresentam efeitos interessantes para o desenvolvimento de ciência básica e aplicação em novas tecnologias. No presente projeto empregar técnicas analíticas e numéricas para a descrição do transporte quântico. No tocante ao transporte de calor por fônons em estruturas atômicas, é utilizado o formalismo de funções de Green de não-equilíbrio no espaço de fase para o conjunto dos osciladores quânticos acoplados (SENA-JUNIOR, 2017). Os efeitos observados experimentalmente em tais sistemas apresentam desafios referentes a sua descrição teórica e estabelecimento da termodinâmica quântica fora-do-equilíbrio, constituindo um tema ainda em aberto para contribuições na literatura. Em particular, foi verificada uma quebra de universalidade na condutância térmica em uma rede atômica bidimensional na presença de defeitos topológicos. Em paralelo, na descrição do transporte eletrônico, foi aplicada a Teoria Quântica de Circuitos (NAZAROV, 2009) para investigar redes compostas de cavidades caóticas formadas na interface de heteroestruturas semicondutoras no limite semiclássico com temperatura nula. Foi dada ênfase no estudo de transições de fases na densidade de modos de Fabry-Pérot (FP), onde foram obtidas expressões para as linhas de transições entre a ocorrência e supressão dos modos de FP e foi explorado o comportamento das grandezas físicas de interesse na transição entre o regime balístico e difusivo.